淺析呼吸作用相關(guān)試題的情境載體

云南 邢艷蘭

(作者單位：云南省麗江市古城區(qū)第一中學(xué))

情境的設(shè)置離不開情境載體。所有生物都離不開呼吸作用，所以可用于考查呼吸作用知識的情境載體數(shù)不勝數(shù)。但是生物的呼吸作用類型有差異且其生存環(huán)境復(fù)雜多變，這增大了考生應(yīng)考的難度。如何讓考生快速找出試題的情境載體并聯(lián)系到相應(yīng)知識點(diǎn)是高效應(yīng)考的關(guān)鍵，也是教師備考教學(xué)的難題。筆者對多年高考試題進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，可將看似雜亂無章的情境載體按一定形式進(jìn)行歸類復(fù)習(xí)，讓呼吸作用相關(guān)內(nèi)容的備考變得有章可循。以下是筆者依據(jù)高考題按該方法對呼吸作用相關(guān)試題的情境載體進(jìn)行的歸類及分析。

一、以植物為情境載體的試題

因綠色植物既能進(jìn)行光合作用又能進(jìn)行呼吸作用，故其是綜合考查考生對植物代謝的理解及應(yīng)用情況的熱點(diǎn)情境載體。以植物為載體的情境可設(shè)問的方向較多，容易出錯的地方也較多，是復(fù)習(xí)備考的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)考向的不同，又可將情境載體為植物的試題分為以下幾類。

(一)情境載體為葉肉細(xì)胞的試題

【例1】(2021年，全國乙卷，第29題節(jié)選)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中;白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用。回答下列問題:

(1)白天葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所有________。光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和________釋放的CO2。

【試題分析】該題以干旱地區(qū)的植物為情境載體，設(shè)置了特殊事實——該類植物的氣孔白天關(guān)閉，夜間開放及夜間吸收CO2存儲在液泡中為白天進(jìn)行光合作用提供原料，以白天葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所及光合作用所需CO2的來源為設(shè)問方向。

【易錯分析】①場所填寫不全。原因是忽略葉肉細(xì)胞在白天同時進(jìn)行光合作用和呼吸作用，兩個生理過程均產(chǎn)生ATP，其中呼吸作用的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，光合作用產(chǎn)生ATP的場所為葉綠體的類囊體。②不明確第二空的答題方向。考生思維受到題干干擾而忽視了呼吸作用產(chǎn)生的CO2可用于光合作用的事實。

【難點(diǎn)突破】分析葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的場所時，一定要分析設(shè)問的預(yù)設(shè)條件，無光時答出呼吸作用的場所即可，有光時需要答出呼吸作用及光合作用兩種生理過程的場所。另外，還需注意設(shè)問的要求，是否涉及具體場所，若涉及具體場所直接答線粒體及葉綠體是不能得分的，在沒有把握的情況下，宜詳不宜簡。

(二)情境載體為整株植物的試題

【例2】植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)是指由于CO2的限制，光合速率與呼吸速率相等時環(huán)境中的CO2濃度，已知甲種植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物的，回答下列問題：

(1)將正常生長的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)，培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是________，甲種植物凈光合速率為0時，乙種植物凈光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。

(2)若將甲種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是________。

【試題分析】該題以植物(包括根、莖、葉等器官)為情境載體，設(shè)置了解題關(guān)鍵條件——甲植物的補(bǔ)償點(diǎn)大于乙植物的(說明乙植物進(jìn)行光合作用所需的CO2濃度較甲植物低)，以推測原料對光合作用和呼吸作用的影響為設(shè)問方向。具體為①設(shè)問方向為甲、乙植物在CO2濃度有限的情況下，光合作用下降的原因以及在特定的低濃度CO2情況下比較甲、乙兩種植物的凈光合速率；②設(shè)問方向為光合作用產(chǎn)物與有氧呼吸的關(guān)系。

【難點(diǎn)突破】①植物的凈光合速率為葉綠體中光合速率與細(xì)胞呼吸速率的差值，凈光合速率為0時的光照強(qiáng)度(CO2濃度)即稱為光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)。在適宜光照條件下，密閉容器中的不同種植物存在因爭奪CO2發(fā)生競爭關(guān)系，此時光補(bǔ)償點(diǎn)越小越有利于植物生存。②有氧呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)說明供氧量增大，植物在無氧環(huán)境中一段時間后出現(xiàn)氧氣增多的現(xiàn)象，說明植物自身產(chǎn)生了氧氣。

【易錯提醒】植物凈光合速率不等同于葉肉細(xì)胞的凈光合速率，前者指葉肉細(xì)胞制造有機(jī)物的量等于整個植株消耗的有機(jī)物量，后者指葉肉細(xì)胞制造有機(jī)物的量等于葉肉細(xì)胞消耗的有機(jī)物量。當(dāng)植物凈光合速率為0時，植物表現(xiàn)為不生長；當(dāng)葉肉細(xì)胞的凈光合速率為0時，植物處于負(fù)生長狀態(tài)。

【考點(diǎn)延伸】情境載體為植物整體時，常見的情境為凈光合速率的比較及植物生長情況的判斷，或者呼吸作用相關(guān)的實驗設(shè)計等，因植株在光照情況下同時進(jìn)行光合作用和呼吸作用，因此在測呼吸作用速率時需在無光條件下進(jìn)行。該情境的試題通常思維量及語言表述量較大，是考生丟分的常見題型，需要備考教師特別關(guān)注。

(三)情境載體為產(chǎn)乳酸的植物的試題

【例3】(2019年，全國卷Ⅱ，第2題)馬鈴薯塊莖儲藏不當(dāng)會出現(xiàn)酸味，這種現(xiàn)象與馬鈴薯塊莖細(xì)胞的無氧呼吸有關(guān)。下列敘述正確的是 ( )

A.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸的產(chǎn)物是乳酸和葡萄糖

B.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生的乳酸是由丙酮酸轉(zhuǎn)化而來

C.馬鈴薯塊莖細(xì)胞無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程不能生成ATP

D.馬鈴薯塊莖儲藏庫中氧氣濃度的升高會增加酸味的產(chǎn)生

【試題分析】該題以馬鈴薯塊莖為情境載體，具體設(shè)問方向為無氧呼吸的產(chǎn)物；無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的原料；無氧呼吸產(chǎn)生丙酮酸的過程能否生成ATP；儲藏環(huán)境中氧氣濃度與乳酸生成的關(guān)系。

【易錯分析】考生容易忽視特例植物可產(chǎn)乳酸以及無氧呼吸只有第一階段才釋放能量的事實。

【備考策略】該類試題以考生是否能辨識植物中產(chǎn)乳酸的特例為考查目的，因此備考時教師不僅要檢測學(xué)生是否掌握了細(xì)胞呼吸的過程，還需要設(shè)計情境增強(qiáng)考生對玉米胚、馬鈴薯塊莖等特例的辨識能力。

(四)情境載體為根細(xì)胞的試題

【例4】(2021年，全國甲卷，第29題節(jié)選)植物的根細(xì)胞可以通過不同方式吸收外界溶液中的K+。回答下列問題：

(3)細(xì)胞外的K+可以通過載體蛋白逆濃度梯度進(jìn)入植物的根細(xì)胞。在有呼吸抑制劑的條件下，根細(xì)胞對K+的吸收速率降低，原因是________。

【試題分析】該題以根細(xì)胞為情境載體，以呼吸作用與主動運(yùn)輸?shù)年P(guān)系為設(shè)問方向，考查考生的科學(xué)思維，從“逆濃度梯度”可判斷細(xì)胞外的K+進(jìn)入植物根細(xì)胞的方式為主動運(yùn)輸，主動運(yùn)輸需要消耗能量，能量來源于呼吸作用，難度主要體現(xiàn)在語言表述能力方面。

【考點(diǎn)延伸】情境載體為根細(xì)胞的試題情境設(shè)置通常為中耕松土、長期被水浸泡、添加呼吸抑制劑等，可與主動運(yùn)輸聯(lián)系考查能量的供應(yīng)情況，或考查細(xì)胞呼吸的場所、缺氧及有氧條件下細(xì)胞呼吸產(chǎn)物及能量釋放的情況等。

(五)情境載體為種子的試題

【例5】(2019年，全國卷Ⅰ，第4題)若將n粒玉米種子置于黑暗中使其萌發(fā)，得到n株黃化苗。那么，與萌發(fā)前的這n粒干種子相比，這些黃化苗的有機(jī)物總量和呼吸強(qiáng)度表現(xiàn)為 ( )

A.有機(jī)物總量減少，呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)

B.有機(jī)物總量增加，呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)

C.有機(jī)物總量減少，呼吸強(qiáng)度減弱

D.有機(jī)物總量增加，呼吸強(qiáng)度減弱

【例6】有些作物的種子入庫前需要經(jīng)過風(fēng)干處理，與風(fēng)干前相比，下列說法錯誤的是 ( )

A.風(fēng)干種子中有機(jī)物的消耗減慢

B.風(fēng)干種子上微生物不易生長繁殖

C.風(fēng)干種子中細(xì)胞呼吸作用的強(qiáng)度高

D.風(fēng)干種子中結(jié)合水與自由水的比值大

【試題分析】例5以黃化苗及干種子為情境載體，例6以風(fēng)干種子及新鮮種子為情境載體，前者的設(shè)問方向為比較兩者有機(jī)物總量的變化及呼吸作用強(qiáng)度，后者的設(shè)問方向為比較兩種種子有機(jī)物消耗情況、種子上微生物生長情況、細(xì)胞呼吸作用強(qiáng)度、結(jié)合水與自由水的比值。兩題的考查方向有部分相同。

【易錯分析】考生因不清楚風(fēng)干種子與新鮮種子的區(qū)別以及黃化苗不能進(jìn)行光合作用的事實而出錯。風(fēng)干種子是新鮮種子失去大部分自由水后形成的，黃化苗是缺乏光合色素的植物幼苗，其形成原因有先天的遺傳因素及后天因素——萌發(fā)時無光照導(dǎo)致光合色素不能正常合成。

【考點(diǎn)延伸】解答種子相關(guān)的試題離不開以下相關(guān)知識的儲備：①含水量的多少是新鮮種子、萌發(fā)的種子與風(fēng)干種子的主要區(qū)別。②干種子、新鮮種子、萌發(fā)的種子、黃化苗及幼苗(能進(jìn)行光合作用)均通過呼吸作用提供能量來維持其活性，除幼苗外，其余種子及黃化苗的有機(jī)物總量均隨時間的推移而減少，但干種子因自由水減少，細(xì)胞代謝變慢，消耗有機(jī)物量少于其他兩種種子。幼苗的生長情況視凈光合速率的情況而定。

二、以動物或人為情境載體的試題

【例7】(2020年，全國卷Ⅱ，第31題節(jié)選)人在劇烈奔跑運(yùn)動時機(jī)體會出現(xiàn)一些生理變化。回答下列問題：

(1)劇烈奔跑運(yùn)動時肌細(xì)胞會出現(xiàn)________，這一呼吸方式會導(dǎo)致肌肉有酸痛感。

【試題分析】該題以人體肌肉細(xì)胞為情境載體，設(shè)問方向為導(dǎo)致肌肉有酸痛感的呼吸方式。

【易錯分析】考生由于審題失誤忽視了關(guān)鍵詞“呼吸方式”，從而導(dǎo)致錯答“乳酸”。

【例8】(2020年，山東卷，第2題)癌細(xì)胞即使在氧氣供應(yīng)充足的條件下也主要依賴無氧呼吸產(chǎn)生ATP,這種現(xiàn)象稱為“瓦堡效應(yīng)”。下列說法錯誤的是 ( )

A“瓦堡效應(yīng)”導(dǎo)致癌細(xì)胞需要大量吸收葡萄糖

B.癌細(xì)胞中丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸的過程會生成少量ATP

C.細(xì)胞呼吸作用過程中丙酮酸主要在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被利用

D.消耗等量的葡萄糖,癌細(xì)胞呼吸作用產(chǎn)生的NADH比正常細(xì)胞少

【試題分析】本題以癌細(xì)胞為情境載體，給出癌細(xì)胞在有氧條件下也主要依賴無氧呼吸供能的事實，考查消耗底物的多少、無氧呼吸過程及與有氧呼吸的比較等。

【考點(diǎn)延伸】以動物細(xì)胞為情境載體的試題考查的知識點(diǎn)通常為細(xì)胞呼吸的概念、呼吸方式的辨別、不同呼吸方式的物質(zhì)變化及能量變化、細(xì)胞呼吸的場所、不同動物在不同溫度下細(xì)胞呼吸的耗氧量的分析、細(xì)胞呼吸原理的運(yùn)用等。

【必備知識】①動物或人等機(jī)體的呼吸方式主要是有氧呼吸，無氧呼吸只在缺氧條件下骨骼肌中進(jìn)行，產(chǎn)物為乳酸，不生成二氧化碳，以糖類為底物的細(xì)胞呼吸過程中消耗的氧氣量始終等于產(chǎn)生的二氧化碳量。

②多細(xì)胞動物所需要的氧氣來自內(nèi)環(huán)境，不會直接從外界環(huán)境獲得。

③恒溫動物維持正常的生命活動時需要機(jī)體保持基本的呼吸強(qiáng)度。

④體溫來自細(xì)胞呼吸釋放的熱能，不同環(huán)境條件下變溫動物及恒溫動物耗氧量變化的分析是以一定范圍為前提條件的。

三、以微生物為情境載體的試題

【例9】(2021年，全國甲卷，第2題)某同學(xué)將酵母菌接種在馬鈴薯培養(yǎng)液中進(jìn)行實驗，不可能得到的結(jié)果是 ( )

A.該菌在有氧條件下能夠繁殖

B.該菌在無氧呼吸的過程中無丙酮酸產(chǎn)生

C.該菌在無氧條件下能夠產(chǎn)生乙醇

D.該菌在有氧和無氧條件下都能產(chǎn)生CO2

【例10】(2020年，山東卷，第12題)我國的釀酒技術(shù)歷史悠久，古人在實際生產(chǎn)中積累了很多經(jīng)驗。《齊民要術(shù)》記載:將蒸熟的米和酒曲混合前需要“浸曲發(fā)，如魚眼湯，凈淘米八斗，炊作飯，舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化，冒出魚眼大小的氣泡,把八斗米淘凈,蒸熟,攤開冷透。下列說法錯誤的是 ( )

A.“浸曲發(fā)”過程中酒曲中的微生物代謝加快

B.“魚眼湯”現(xiàn)象是微生物呼吸作用產(chǎn)生的CO2釋放形成的

C.“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施

D.“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導(dǎo)致酒曲中的微生物死亡

【試題分析】例9以酵母菌為情境載體，例10以釀酒的微生物(主要為酵母菌)為載體，但融入了語文學(xué)科知識，增大了考生辨別情境載體的難度。前者設(shè)問方向為酵母菌的繁殖條件、無氧呼吸的過程及有氧呼吸與無氧呼吸的區(qū)別。后者的設(shè)問方向為與語文學(xué)科進(jìn)行綜合，其中，“浸曲發(fā)”指恢復(fù)酒曲中干酵母等微生物活性；“魚眼湯”考查釀酒微生物細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物；“凈淘米”是指去除灰塵等影響釀酒的因素；“舒令極冷”是保證釀酒微生物發(fā)酵的溫度環(huán)境。

【考點(diǎn)延伸】微生物的發(fā)酵類型多種多樣，結(jié)合教材中細(xì)胞呼吸的類型，情境載體主要涉及兼性厭氧的酵母菌及厭氧的乳酸菌及甲烷桿菌等，考查的知識點(diǎn)主要為細(xì)胞呼吸類型的判斷、細(xì)胞呼吸過程的物質(zhì)變化及能量變化、細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用等。

綜上所述，在復(fù)習(xí)呼吸作用相關(guān)知識時，若備考師生根據(jù)上述的分類進(jìn)行備考復(fù)習(xí)及訓(xùn)練，其針對性及訓(xùn)練的有效性會得到很大程度的提升。